Umbau JR 40MHz-Modul

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Dieses Dokument beschreibt den Umbau eines Graupner/JR 40MHz- Sendemoduls zum Gebrauch in modernen Sende-Anlagen wie etwa einer FrSky-X9D, einer Jumper T12 oder einer RadioMaster TX16s.

Die 40MHz-Sendetechnik ist heute eigentlich als veraltet zu bezeichnen. So erwartet man doch heutzutage einen störungsfreien Betrieb, ein Betrieb ohne lästige Kanalabsprache mit anderen RC-Modellbauern in der unmittelbaren Umgebung und einige Sicherheits- und Komfortmerkmale wie etwa Telemetrie. All dies ist ja bekanntermaßen mit der 27MHz, 35MHz oder 40MHz-Technik üblicherweise nicht möglich.

Bei den modernen 2,4GHz-Anlagen hat man alle die o.g. Merkmale (und noch viel mehr).

Trotzdem gibt es minestens eine Sparte des RC-Modellbaus, die auf die 40MHz angewiesen ist. Und das sind die Modell-U-Boot Erbauer und Kapitäne.

Je höher die Sendefrequenz, desto schlechte durchdringen die elektromagnetischen Welle das Wasser. Bei 2,4GHz ist die Durchdringung fast null, bei 40MHz immerhin noch so weit, dass man damit ein Modell-U-Boot steuern kann. Natürlich wären noch niedrigere Sendefrequenzen etwa im Langwellen- oder Mittelwellenbereich noch besser geeignet. Jedoch hat der Gesetzgeber hier keine Frequenzen zum Steuern von RC-Modellen freigegeben. Zusätzlich zu den dann auftauchenden anderen technischen Problemen hat sich das Thema damit erübrigt.

Was erreicht man nun durch den Umbau eines solchen Sendemoduls und den damit möglichen Betrieb in einer modernen Anlage?

Natürlich bleiben die o.g. Nachteile erhalten, und die Möglichkeit RC-U-Boote kommt als Vorteil hinzu. Weitere Aspekte sind:

Die folgenden Bilder zeigen, wie ein solches umgebautes Modul in einen modernen Sneder eingesteckt werden kann.

Leider sind über die Jahre verschiedene Versionen des Graupner/JR 40MHz-Moduls unter derselben Bestellnummer erschienen. Die folgenden Bilder zeigen die Innenansicht nach dem Abschrauben des Moduldeckels von einigen, dem Autor bekannten Varianten.

Ein moderner Sender liefert die folgenden Signale an den herausschauenden langen Pins des Modulschachtes:

Das alte Graupner/JR 40MHz-Modul erwartet an seiner Buchsenleiste die folgenden Signale:

Beim Vergleich der Pin-Belegung von Stecker und Buchse fällt auf, dass

offensichtlich nicht zusammenpassen.

Daraus lassen sich die folgenden Maßnahmen ableiten:

Zunächst wird die Platine aus dem Gehäuse entnommen:

Von der Unterseite sieht die Platine dann so aus:

Wie oben schon dargestellt, müssen die Verbindungen Pin2 Sender <→ Pin2 Modul und Pin5 Sender <→ Pin5 Modul zunächst unterbrochen werden und anschließend neu verdrahtet werden.

Zunächst erfolgt das Unterbrechen der Leiterbahnen. Dies kann am besten mit einem scharfen Cutter-Messer geschehen. Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen auch tatsächloch unterbrochen wurden, indem beispielsweise mit einem Ohm-Meter bzw. einem Multi-Meter oder Durchgangsprüfer nachgemessen wird.

Im nächsten Schritt wird dann der notwendige Spannungsregler zur Erzeugung der geregelten 6V-Versorgungsspannung eingebaut. Dieser wird derart eingebaut, dass er aus der ungeregelten Batteriespannung die geregelten 6V erzeugt.

Im Grunde reicht hier ein ganz einfacher, integrierter Spannungsregler. Die bekannteste Spannungsregler-Familie dürften die der sog. 78xx-Serie sein. So gibt es den 7805 für 5V-Ausgangsspannung und der 7806 für 6V-Ausgangsspannung. Allerdings haben diese Regler einen Nachteil: sie benötigen zwischen Eingang und Ausgang eine Spannungsdifferenz von ca. 2V. Bedenkt man, dass bei einer modernen Sende-Anlage, die etwa mit zwei LiIon-Akkus betrieben wird, die Nominalspannung bei 7,4V liegt, und dass diese durchaus auf 6,4V absinken darf, so erkennt man, dass man dann einen Spannungsregler des Typs 7805 außerhalb seines Regelbereiches betreibt.

Daher brauchen wir einen Spannungsregler, dessen notwendiger Längsspannungsabfall kleiner als ca. 1V ist. Spannungsregler mit einem kleinen Längsspannungsabfall bezeichnet man als low-drop-out-Regler, oder kurz als Akronym: LDO. Nun ist 6V eher eine ungewöhnliche Spannung, und deswegen ist die Auswahl von LDOs übersichtlich. Ein Beispiel ist der LF60CV (s.a. Spannungsregler).

Der 6V low-dropout Spannungsregler LF60CV gibt einen Überblick über die Daten. Und in Die Pin-Belegung der Spannungsreglers sehen wir die Pin-Belegung dieses Typs.

Zunächst wird eine Stelle gesucht, an der man an der Oberseite der Platine die ungeregelte Versorgungsspannung abgreifen kann. Dazu verfolgt man einfach auf der Unterseite der Platine den Lauf der Leiterbahn ausgehend von diesem Pin3 der Buchsenleiste.

Dies ist bei der dokumentierten Variante an einem Anschluß eines Widerstandes leicht möglich:

Anschließend wird der Einspeisepunkt für die geregelte 6V-Spannung des gesucht. Auch dazu verfolgt man ausgehend von Pin2 der Buchsenleiste über die schon durchtrennte Leiterbahn den Verlauf und sucht ein Bauteil (etwa die Längsinduktivität, die fast wie ein Widerstand aussieht), an das man von der Oberseit bequem heran kommt.

Bei der dokumentierten Varianten ist dies an einem Anschluß einer Längsinduktivität zu finden. Hier wurde ja auf der Unterseite der Platine der Anschluß durchtrennt.

Für die Zuführung der Masse an den LDO kann meistens von einem unbenutzten Lötauge mit etwa Kupferlackdraht verlängert werden. Die Masse ist oft als breitere Leiterbahn auch am Rand der Platine befindlich.

Bei fast allen integrierten Spannungsreglern im sog. TO-220 Gehäuse ist die metallische Gehäuserückseite mit dem Ausgang oder einem anderen der drei Beinchen des LDO leitend verbunden. Diese Fläche darf daher nicht in Kontakt zu anderen Bauteilen des Moduls kommen. Sie wird daher mit etwas Klebeband isoliert.

Der Spannungsregler muss flach auf die anderen Bauteile gedrückt werden. Anderfalls passt das Modul nicht mehr in ein JR-Gehäuse.

Es empfiehlt sich, die Modulplatine samt den Änderungen in ein neues, etwas anderes Modulgehäuse einzusetzen. Man findet auf Thingiverse verschiedene Varianten für den eigenen 3D-Druck, die alle mehr oder weniger geeignet sind, weil die Schraubenaufnahmen oftmals stören.

Zudem muss eine Öffnung für den Quarz geschaffen werden.

Die Firma RadioMaster liefert zu ihrem Sender TX16s gleich ein leeres, gut geeignetes Gehäuse mit. Dieses kann auch nachträglich gekauft werden. Auch hier ist eine Öffnung für den Quarz anzubringen.

Im Gegensatz zum originalen Gehäuse haben die Nachbau-Gehäuse üblicherweise vier Schraubenaufnahmen. Diese stören etwas. Man kann sehr vorsichtig die Modul-Platine so an den Ecke abschleifen, dass es doch noch hinein passt. Achtung: dabei keine Leiterbahnen durchtrennen!!!

Letzter Punkt der Modifikation bleibt die Montage der Antenne und deren Zuleitung.

Die Nachbau-Gehäuse sind eigentlich alle für den Einbau eines 2,4-GHz-Moduls vorbereitet. Insofern haben sie auch einen Buckel im Deckel für die Aufnahmen einer kleinen 2,4GHz-Antenne. Hier lässt sich auch gut die Stabantenne für den 40MHz-Betrieb montieren, wenngleich die mechanische Last der langen Stabantenne natürlich wesentlich größer ist. Deswegen ist hier Vorsicht geboten.

Zum Schluß muss noch von der durchtrennten Leiterbahn des Antennsignals mit Hilfe eines Stückchens Kupferlackdrahtes zum Fuße der Antenne verlängert werden. Anschließend kann alles verschraubt werden.

Bei der ersten Inbetriebnahme sollten die üblichen Vorsichtsmaßnahmen gelten. Mindestens sollte zunächst einmal die Stromaufnahme kontrolliert werden. Dazu steckt man das Modul nicht ein und verlängert den Pin3 und Pin4 (Versorgungsspannung und Mass) aus dem Sender zum Modul mit Testkabeln. In die Versorgung schleift man ein Multimeter ein und misst die Stromaufnahme: diese sollte nicht viel mehr als 120mA betragen. Andernfalls die Verbingung sofort trennen und nach ungewollten Kurzschlüssen suchen.

Alternativ betreibt man das Modul zunächt über ein Labornetzteil ohne Sender unkontrolliert auch hier!

Ist alles soweit ok, kann ein erster Gesamttest erfolgen. Dazu muss der Sender natürlich auf ein PPM-Signal eingestellt werden.

Dann sollte die Verbindung zu einem Empfänger auch klappen.

Zum Umbau benötigt man neben dem üblichen mechanischen Werkzeug wie Schreubenzieher, Cutter und Seitenschneider natürlich einen Lötkolben. Wie immer, sollte dies ein temperatur-geregelter Lötkolben sein, dessen Temperatur man auf 400°C einstellt.

Als Lötzinn benutzt man Elektroniklot mit einer Flussmittelseele.